Lightning Imager: il cacciatore di fulmini a 36 mila chilometri dalla Terra

Il Lightning Imager è il primo strumento di alta tecnologia del suo tipo ad essere in grado di rilevare singoli fulmini nell’atmosfera stazionando a 36 mila chilometri dalla Terra. 

A differenza dei suoi predecessori, che potevano individuare solo grappoli di fulmini, la sua capacità di “cacciare” singoli eventi contribuisce a migliorare i modelli meteorologici e la previsione a breve termine di fenomeni estremi, come uragani e temporali violenti. Un aspetto cruciale per le zone remote prive di stazioni di rilevamento a terra, come molte aree dell'Africa, così come per la stessa sicurezza del traffico aereo, grazie alla possibilità di influenzare le rotte di volo sulla base di dati in tempo reale sui fenomeni meteo pericolosi.

Il Lightning Imager è stato progettato da un team di ingegneri e tecnici altamente qualificati nel sito Leonardo di Campi Bisenzio (Firenze). Il primo esemplare, affettuosamente soprannominato “fulminometro”, ha richiesto nove anni di lavoro, a partire dal 2012 quando Thales Alenia Space lo ha commissionato a Leonardo per conto di ESA con l’obiettivo di integrarlo sul primo satellite Meteosat di terza generazione (MTG-I).

Il Lightning Imager raccoglie dati cruciali per la ricerca scientifica sui cambiamenti climatici, l'analisi dell'impatto degli ossidi di azoto nell'atmosfera, la comprensione dei processi fisici che generano fulmini e per il miglioramento della conoscenza della dinamica atmosferica.

Il Lightning Imager, più veloce di un battito di ciglia

Il Lightning Imager è in grado di coprire l'84% del disco terrestre ed è progettato per rilevare fulmini di diverse tipologie, tra nuvola e terra, tra nuvola e nuvola e all'interno della stessa nuvola.

La sua sensibilità permette di identificare fulmini con un diametro minimo di 10 chilometri e una durata minima di 0,6 millisecondi, un livello di dettaglio altissimo, considerando che un battito di ciglia dura dai 100 ai 150 millisecondi.

Lo strumento sfrutta una firma spettrale specifica del fulmine a 777,58 nanometri con una banda spettrale di appena 0,17 nanometri, garantendo un'accuratezza eccezionale anche in condizioni ambientali difficili e permettendo di distinguere i fulmini anche in ambienti con forte illuminazione artificiale o in aree remote senza stazioni di rilevamento a terra.

La progettazione ottica del Lightning Imager è stata una delle sfide principali, dovendo garantire la rilevazione di segnali estremamente deboli e rapidi. Dal punto di vista meccanico e termico, la struttura è stata progettata per resistere alle dure condizioni dello spazio, con una durata operativa prevista di circa otto anni e mezzo.

I quattro telescopi con cinque lenti ciascuno di cui è dotato, sono orientati in modo da coprire un'area quanto più ampia possibile della superficie terrestre e una copertura ottimale consentendo di raccogliere dati con un’elevata risoluzione spaziale. Il Lightning Imager può acquisire fino a 48 gigabyte (l’equivalente della capienza di un comune smartphone) al secondo e, grazie al sistema autonomo di data regulation ospitato a bordo, è in grado di scartare i falsi allarmi e di inviare a terra solo i dati validi (circa 30 megabyte) effettivamente riconducibili a veri fulmini, migliorando così l'accuratezza del monitoraggio di questi fenomeni su larga scala.

Integrazione, lancio e messa in funzione

Il processo di integrazione del Lightning Imager nel primo satellite Meteosat di terza generazione realizzato da Thales Alenia Space è passato attraverso test complessi e rigorosi per garantire che tutti le componenti funzionassero correttamente dopo il lancio.

Il 13 dicembre 2022 il satellite è stato lanciato a bordo di un razzo Ariane 5, superando le fasi critiche liftoff, separazione dei booster e inserimento nell'orbita geostazionaria, quest’ultima gli permette di mantenere una posizione fissa rispetto alla Terra e quindi di monitorare continuativamente la stessa area. Il team di Leonardo si è occupato di supervisionare tutte le fasi del lancio e il successo della missione è stato confermato dai dati rilevati da Telespazio, che ha gestito le operazioni di messa in orbita del satellite dal suo Centro Spaziale del Fucino.

La messa in funzione del Lightning Imager è avvenuta in due fasi: per prima cosa sono stati effettuati test e simulazioni per verificare il corretto funzionamento in orbita di tutte le componenti hardware e software (Functional Commissioning – aprile 2023). In seguito, sono state ottimizzate le prestazioni dello strumento per garantire l'accuratezza dei dati raccolti (fine tuning e calibrazione).

Il successo del Lightning Imager è frutto di un impegno collettivo che ha visto la partecipazione di oltre 30 persone nel corso di dieci anni di sviluppo. Le immagini del lancio e le operazioni di messa in orbita sottolineano l'importanza della collaborazione tra Leonardo, Telespazio, Thales Alenia Space, Esa, EUMETSAT e altri partner industriali.

Credits Copertina: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO